第2章 均相酶催化反应05 [兼容模式].pdf

《第2章 均相酶催化反应05 [兼容模式].pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章 均相酶催化反应05 [兼容模式].pdf（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2012/12/31第2章 均相酶催化反应动力第2章 均相酶催化反应动力2.0 概念1.反应动力学1.反应动力学反应动力学(reaction kinetics)：研究化学反应速率以及各种因素对化学反应速率影响的学科。传统上属于物理化学的范围，但为了满足工程实践的需要，反应工程在其发展过程中，在这方面也进行了大量的研究工作。反应动力学(reaction kinetics)：研究化学反应速率以及各种因素对化学反应速率影响的学科。传统上属于物理化学的范围，但为了满足工程实践的需要，反应工程在其发展过程中，在这方面也进行了大量的研究工作。化学家着重研究的是反应机并力图根据化学家着重研究的是反应机并力图

2、根据化学家着重研究的是反应机化学家着重研究的是反应机理理，并力图根据，并力图根据基元反应速率的理论计算来预测整个反应的动力学规律。(生物）化学反应工程工作者则主要通过实验测定，来确定反应物系中各组分浓度和温度与反应速率之间的关系，以满足反应过程开发和反应器设计的需要，因而又叫反应工程动力学。基元反应速率的理论计算来预测整个反应的动力学规律。(生物）化学反应工程工作者则主要通过实验测定，来确定反应物系中各组分浓度和温度与反应速率之间的关系，以满足反应过程开发和反应器设计的需要，因而又叫反应工程动力学。2.应用动力学2.应用动力学应用动力学：着重研究工业反应器操作范围内反应速率和反应条件之间的定量

3、关系。为此，发展了一系列动力学实验研究方法。应用动力学：着重研究工业反应器操作范围内反应速率和反应条件之间的定量关系。为此，发展了一系列动力学实验研究方法。工业反应过程的特点是在化学反应的同时伴随着各种传递过程。在应用动力学研究中，传递工业反应过程的特点是在化学反应的同时伴随着各种传递过程。在应用动力学研究中，传递过程的影响难以完全排除或为应用方便有过程的影响难以完全排除或为应用方便有过程的影响难以完全排除；或为应用方便，过程的影响难以完全排除；或为应用方便，而而有有意识地模拟工业反应过程的传递条件，于是将传递过程的影响归并到反应动力学中去，从而得到一定传递过程条件下的表观动力学规律。与此对应

4、，排除传递过程影响而得的反映化学反应本身规律的反应动力学称本征动力学。意识地模拟工业反应过程的传递条件，于是将传递过程的影响归并到反应动力学中去，从而得到一定传递过程条件下的表观动力学规律。与此对应，排除传递过程影响而得的反映化学反应本身规律的反应动力学称本征动力学。3.基元反应和反应机理3.基元反应和反应机理基元反应：化学反应中各个简单的单一反应步骤。基元反应：化学反应中各个简单的单一反应步骤。反应机理：绝大多数化学反应并不是按化学计量式一步完成的，而是由多个具有一定程序的反应机理：绝大多数化学反应并不是按化学计量式一步完成的，而是由多个具有一定程序的基元反应（基元反应（一一种或几种反应组分

5、经过种或几种反应组分经过一一步直接步直接基元反应（种或几种反应组分经过步直接基元反应（种或几种反应组分经过步直接转化为其它反应组分的反应，或称简单反应）所构成。反应进行的这种实际历程称反应机理。转化为其它反应组分的反应，或称简单反应）所构成。反应进行的这种实际历程称反应机理。质量作用定律：基元反应的速度与各反应物浓度的一定方次的乘积成正比，各浓度的方次与基元反应方程式中该组分的系数。质量作用定律：基元反应的速度与各反应物浓度的一定方次的乘积成正比，各浓度的方次与基元反应方程式中该组分的系数。4.动力学模型4.动力学模型按化学反应的不同特点和不同的应用要求，常用的动力学模型有：按化学反应的不同特

6、点和不同的应用要求，常用的动力学模型有：基元反应模型根据对反应体系的了解，拟定若干个基元反应，以描述一个由若干个基元反应组成的反应复杂反应。这样得到的动力学模型称为基元反应模型。基元反应模型根据对反应体系的了解，拟定若干个基元反应，以描述一个由若干个基元反应组成的反应复杂反应。这样得到的动力学模型称为基元反应模型。分子反应模型分子反应模型根据有关反应系统的化学知根据有关反应系统的化学知分子反应模型分子反应模型根据有关反应系统的化学知根据有关反应系统的化学知识，假定若干分子反应，写出其化学计量方程式。所假设的反应必须足以反映反应系统的主要特征。然后按标准形式(幂函数型或双曲线型)写出每个反应的速

7、率方程。再根据等温（或不等温）动力学实验的数据，估计模型参数。识，假定若干分子反应，写出其化学计量方程式。所假设的反应必须足以反映反应系统的主要特征。然后按标准形式(幂函数型或双曲线型)写出每个反应的速率方程。再根据等温（或不等温）动力学实验的数据，估计模型参数。经验模型从实用角度出发，不涉及反应机理，以较简单的数学方程式对实验数据进行拟合，通常用幂函数式表示。经验模型从实用角度出发，不涉及反应机理，以较简单的数学方程式对实验数据进行拟合，通常用幂函数式表示。5.反应速度的定义5.反应速度的定义在单位空间里、单位时间内物料的数量的变化。在单位空间里、单位时间内物料的数量的变化。对于反应物A：对

8、于反应物A：dtdnVrAA1dtdnVrPP1对于产物P：大量实验表明，温度和浓度通常是独立地影响反应速率的。),()(,.),(pHCfTfpHTCfriACATiAA2012/12/326.溶液中的反应速度6.溶液中的反应速度在水溶液中，V的变化可以忽略：在水溶液中，V的变化可以忽略：iiidCVndVdn)(dtdCrAAdtdCrPP 对于反应物A：对于产物P：7.简单的反应速度方程7.简单的反应速度方程例如：反应AB PQ反应速度：例如：反应AB PQ反应速度：BAnBnAAACkCdtdCr其中：k其中：k反应速度常数C反应速度常数CA A反应物A的浓度n反应物A的浓度n反应级数

9、反应级数BAAdt8.简单的反应速度积分方程8.简单的反应速度积分方程零级反应：零级反应：一级反应：一级反应：二级反应：二级反应：AAAAxCCCkt00)11ln()ln(0AAAxCCkt111二级反应：二级反应：n级反应：n级反应：一级可逆反应：一级可逆反应：)1(11100AAAAAxxCCCktAeAAeACCCCtkk0ln)()()1(101nAnACCktn9.反应速度常数9.反应速度常数n级反应速度常数k的因次为：Cn级反应速度常数k的因次为：C1-n1-ntt-1-1反应速度常数是除浓度以外的各种因素的函数。反应速度常数是除浓度以外的各种因素的函数。反应速度与温度的关系可用

10、阿罗尼乌斯(Arrhenius)式：反应速度与温度的关系可用阿罗尼乌斯(Arrhenius)式：E)RTEexp(kka0k0：频率因子。为与单位时间、单位体积内反应物分子碰撞次数有关的参数；Ea：反应活化能。表示发生反应必须克服的能峰，活化能高则反应难于进行，活化能低，则易于进行。10.酶及其分类10.酶及其分类酶是存在于细胞中的一类复杂的有机物分子，主要为蛋白质，它对各种生化反应进行催化。酶是存在于细胞中的一类复杂的有机物分子，主要为蛋白质，它对各种生化反应进行催化。一种酶一般只能催化特定的反应，按催化反应的类型将酶分为六大类：一种酶一般只能催化特定的反应，按催化反应的类型将酶分为六大类：

11、1.氧化还原酶类例如:乳酸脱氢酶 EC 1.1.1.272.转移酶类例如:谷丙转氨酶 EC 2.6.1.23.水解酶类例如:纤维素酶 EC 3.2.1.44.裂解酶类例如:丙酮酸脱羧酶 EC 4.1.1.15.异构酶类例如:乳酸消旋酶 EC 5.1.2.1 6.合成酶类例如:谷胱甘肽合成酶 EC 6.3.2.3 1.氧化还原酶类例如:乳酸脱氢酶 EC 1.1.1.272.转移酶类例如:谷丙转氨酶 EC 2.6.1.23.水解酶类例如:纤维素酶 EC 3.2.1.44.裂解酶类例如:丙酮酸脱羧酶 EC 4.1.1.15.异构酶类例如:乳酸消旋酶 EC 5.1.2.1 6.合成酶类例如:谷胱甘肽合

12、成酶 EC 6.3.2.3 2012/12/332.1酶催化反应的基本特征2.1酶催化反应的基本特征2.1.1 酶的催化共性酶是一种催化剂,具有一般催化剂的共性:2.1.1 酶的催化共性酶是一种催化剂,具有一般催化剂的共性:1.1.降低活化能,加快反应速度;降低活化能,加快反应速度;2.2.不改变反应平衡;不改变反应平衡;3.3.在反应过程中变化,但在反应结束时,恢复到原来状态在反应过程中变化,但在反应结束时,恢复到原来状态2.1.2酶的催化特点2.1.2酶的催化特点1.1.极高的催化效率极高的催化效率2.2.高度的专一性（强酸、强碱、高温等）高度的专一性（强酸、强碱、高温等）3.3.反应条件

13、温和（一般在pH58水溶液中进反应条件温和（一般在pH58水溶液中进行反应温度范围为行反应温度范围为20204040 C C）行行，反应温度范围为反应温度范围为2040C。2040C。）4.4.易变性、易失活易变性、易失活酶的分子活力酶的分子活力在最适宜的条件下，每lmol酶在单位时间内所能催化底物反应的最大量（mol）。在最适宜的条件下，每lmol酶在单位时间内所能催化底物反应的最大量（mol）。酶的催化中心活力酶的催化中心活力在最适宜的条件下，在单位时间内，每一个酶的催化中心所催化底物的量（mol）。在最适宜的条件下，在单位时间内，每一个酶的催化中心所催化底物的量（mol）。酶活力酶活力在

14、特定的条件下，每 lmin能催化 lmol底物转化为产物时所在特定的条件下，每 lmin能催化 lmol底物转化为产物时所需要的酶量称为需要的酶量称为一一个酶单位或称为国际单位用个酶单位或称为国际单位用U U表示表示需要的酶量，称为个酶单位，或称为国际单位，用需要的酶量，称为个酶单位，或称为国际单位，用U U表示表示。在特定条件下，每1秒钟能催化1mol 底物转化为产物时所需要的酶量定义为1kat。在特定条件下，每1秒钟能催化1mol 底物转化为产物时所需要的酶量定义为1kat。比活力比活力每lmg酶所具有的酶单位数，可用U/g表示。每lmg酶所具有的酶单位数，可用U/g表示。每1kg酶所具有

15、的katal 数，即 katkg。每1kg酶所具有的katal 数，即 katkg。酶的专一性酶仅能作用于一种物质或一类结构相似的物质进行某一种反应，这种特性称为酶的专一性或选择性。绝对专一性一种酶若只能催化唯一一种化合物进行一种特定的反应，这种专一性称为绝对专一性。相对专一性若一种酶能够催化一类具有相同化学键或基团的物质进行某种类型的反应，这种专一性称为相对专一性。反应专一性若一种酶只能催化某化合物在热力学上可能进行的许多反应中的一种反应，这种专一性称为酶的反应专一性，具有不同反应专一性的酶只各自催化不同的反应。立体专一性一种酶只能作用于所有立体 异构体其中的一种，则称为立体专一性。22 简

16、单的酶催化反应动力学22 简单的酶催化反应动力学假设：CE0=CE+CES CESCS 反应为不可逆反应2012/12/342.2.1 MichaelisMenten方程2.2.1 MichaelisMenten方程A.拟平衡假设：A.拟平衡假设：快速平衡快速平衡酶的总量保持不变酶的总量保持不变1 1 速度方程速度方程1 1.速度方程速度方程：(2-3)(2-3)202ESPsSPESSESPCkdtdCdtdCCCCCCkdtdC2.平衡关系：k2.平衡关系：k+1+1C CE EC CS S=k=k-1-1C CES ES (2-4)3.酶衡算关系：C(2-4)3.酶衡算关系：CE0E0=

17、C=CE E+C+CES ES (2-6)4.(2-6)4.求取酶浓度关系求取酶浓度关系：求取酶浓度关系求取酶浓度关系（2-7)（2-7)110kkKKCCCCSSSSEES5.动力学方程：（28）5.动力学方程：（28）02maxmax02ESSSSSSEPCkrCKCrCKCCkr（28）即为著名的MM方程，又叫米氏方程。（28）即为著名的MM方程，又叫米氏方程。2.2.2 BriggsHaldane方程2.2.2 BriggsHaldane方程B.拟稳态假设：B.拟稳态假设：活性中间复合物的浓度不随时间变化活性中间复合物的浓度不随时间变化酶的总量保持不变酶的总量保持不变活性中间复合物浓度

18、的时间变化曲线1.速度方程：（210）1.速度方程：（210）2ESPCkdtdC（211）（211）211ESPESSESCkdtdCCkCCkdtdC2.稳态关系：（212）3.酶衡算关系：2.稳态关系：（212）3.酶衡算关系：C CE0E0=C=CE E+C+CES ES (2-14)(2-14)0211ESESSEESCkCkCCkdtdC4.关系代换：（216）（217）4.关系代换：（216）（217）121210kkKkkkKCKCCCsmSmSEES2012/12/355.动力学方程5.动力学方程（216）（216）SmSSmSESPCKCrCKCCkrrmax022.2.3

19、 MM方程动力学特征与参数求取2.2.3 MM方程动力学特征与参数求取SmSSPCKCrrrmax1。C1。CS SKKKm m时，MM方程可简化为：时，MM方程可简化为：r rS S=r r（2 22121）SmSSPCKCrrrmaxr rS Sr rmax max （2 22121）即为0级反应。积分式为：r即为0级反应。积分式为：rmaxmaxtCtCS0S0CCS S （222）（222）3。MM方程的积分式3。MM方程的积分式SmSSPCKCrrrmax（225）（226）（225）（226）SmSSSSmSSXKXCtrCCKCCtr11lnln)(0max00max4。双曲线型

20、方程幂级数表示：（2-27)5。酶浓度与酶反应速度的关系：4。双曲线型方程幂级数表示：（2-27)5。酶浓度与酶反应速度的关系：SmmCKKSmaxSCrr0E2Ckr0E2maxCkr6。MM方程的线性化6。MM方程的线性化直线性程：yabx(1)LB法：MM方程取倒数：直线性程：yabx(1)LB法：MM方程取倒数：SmaxSmSCrCKr1（2-28)（2-28)SmmaxmSSmaxmmaxSr1KrK1C1C1)rK()r1(r12012/12/36L-B法直线关系L-B法直线关系（2)HW法：（2-37)两边乘Cs有：（2-29)（2)HW法：（2-37)两边乘Cs有：（2-29)

21、SmaxmaxmSsCC)r1()rK(rCSSmaxmSrCrKCHW法直线关系HW法直线关系（3)EH法：（3)EH法：(K(Km m+C+CS S)r)rS S=r=rmaxmaxC CS SK Km mr rS S+C+CS Sr rS S=r=rmaxmaxC CS SC CS Sr rS S=r=rmaxmaxC CS S K Km mr rS S(2-30)(2-30)SSmmaxSCrKrrEH法直线关系EH法直线关系（4）积分法（4）积分法积分式：积分式：S0SmS0SmaxCClnK)CC(trA.两边同时除以KA.两边同时除以Km m(C(CS0S0-C-CS S)有并整

22、理：（2-31)有并整理：（2-31)S0SmmaxmS0SS0SCCtKrK1CCCCln2012/12/37积分法直线关系积分法直线关系B.两边同时除以t有并整理：C.两边同时除以(lnCB.两边同时除以t有并整理：C.两边同时除以(lnCS0S0-lnC-lnCS S)有并整理：)有并整理：S0SmmaxS0SCClnKrtCCS0SmaxmS0SS0SCClntrKCClnCC7。直线方程的参数求解：7。直线方程的参数求解：（1）作图法：直观，但结果受主观影响。（2）最小二乘法：结果唯一，但不直观。y=a+bx（1）作图法：直观，但结果受主观影响。（2）最小二乘法：结果唯一，但不直观。

23、y=a+bxy yi i=a=a1+b1+bx xi i (A)y(A)yi ix xi i=ax=axi i+bx+bxi2i2(B)由方程(A)和(B)可得二元一次方程组，求得a、b的值。(B)由方程(A)和(B)可得二元一次方程组，求得a、b的值。【例】葡萄糖在葡萄糖异构酶存在时转化为果糖的反应机理式为：试分别采用：(1)拟平衡法；（2）拟稳态法【例】葡萄糖在葡萄糖异构酶存在时转化为果糖的反应机理式为：试分别采用：(1)拟平衡法；（2）拟稳态法推导，求其速率方程式。并对拟稳态法推导结果推导，求其速率方程式。并对拟稳态法推导结果推导，求其速率方程式。并对拟稳态法推导结果推导，求其速率方程式

24、。并对拟稳态法推导结果进行简处理。进行简处理。(1)拟平衡法：A。由控制步骤写出速度关系：(1)拟平衡法：A。由控制步骤写出速度关系：PE2ES2PPCCkCkdtdCrB。酶衡算：C。平衡关系：D。整B。酶衡算：C。平衡关系：D。整理理：理理D。动力学方程：D。动力学方程：2012/12/38（2）拟稳态法A。由控制步骤写出速度关系：B。酶衡算：（2）拟稳态法A。由控制步骤写出速度关系：B。酶衡算：C C稳态关系稳态关系PE2ES2PPCCkCkdtdCrC C。稳态关系稳态关系：D。整理：D。整理：D。动力学方程：D。动力学方程：当第个反应易于进行当第个反应易于进行k kk k kkk k

25、 有有当第当第一一个反应易于进行，个反应易于进行，k k+1+1,k k-1-1kk+2+2,k k-2-2有有：【例2.1】有一均相酶催化反应，Km值为210【例2.1】有一均相酶催化反应，Km值为210-3-3 mol/L，当底物的初始浓度Cmol/L，当底物的初始浓度CS0S0为110为110-5-5mol/L时，若反应进行1min，则有2的底物转化为产物。试求出：(1)当反应进行3min，底物转化为产物的百分数是多少？此时底物和产物的浓度分别是多少？（2）当 Cmol/L时，若反应进行1min，则有2的底物转化为产物。试求出：(1)当反应进行3min，底物转化为产物的百分数是多少？此时

26、底物和产物的浓度分别是多少？（2）当 CS0S0为 110为 110-6-6 mol/L时，也反应了3min，底物和产物的浓度又是多少？(3)最大反应速率rmol/L时，也反应了3min，底物和产物的浓度又是多少？(3)最大反应速率rmaxmax值为多少？值为多少？解解(3)(3)解解：(3)(3)5-max35maxSmS0Smax104.06r02.011ln10202.0101r 1X11lnKXCtr（1）底物的初始浓度C（1）底物的初始浓度CS0S0为110为110-5-5mol/L时,反应3min：可采用试差法求的Xmol/L时,反应3min：可采用试差法求的XS S5.88%，即

27、可求得C5.88%，即可求得CS S和C和CP P。C。CS SCCS0S0（1-X（1-XS S）=9.4110）=9.4110-6-6mol/LCmol/LCP PCCSOSOX XS S5.88105.8810-7-7mol/Lmol/L用级反应简化计算的结果（用级反应简化计算的结果（P25P25）S3S55-X11ln102X101104.063用用一一级反应简化计算的结果（级反应简化计算的结果（P25P25）：X：XS S6.0%，C6.0%，CS S=9.410=9.410-6-6mol/L,Cmol/L,CP P6.0106.010-7-7mol/L与用MM方程计算的结果很接近。

28、mol/L与用MM方程计算的结果很接近。【例22】室温下蔗糖在蔗糖酶的催化作用下水解得到产物。蔗糖的初始浓度 C【例22】室温下蔗糖在蔗糖酶的催化作用下水解得到产物。蔗糖的初始浓度 CS0S0=1.0 mmolL，酶的初始浓度 C=1.0 mmolL，酶的初始浓度 CE0E00.01mmolL。现在一间歇式操作的实验反应器测得了不同0.01mmolL。现在一间歇式操作的实验反应器测得了不同时间下蔗糖的浓度（见表时间下蔗糖的浓度（见表2A2A中前两行的数中前两行的数例2.2时间下蔗糖的浓度（见表时间下蔗糖的浓度（见表2A2A中前两行的数中前两行的数据），根据实验提供的数据确定：（1）该反应速率能

29、否用MM方程描述？（2）如可以，试求动力学参数K据），根据实验提供的数据确定：（1）该反应速率能否用MM方程描述？（2）如可以，试求动力学参数Km m和 k和 k22的值。的值。实验数据2012/12/39A。积分法解（1）根据实验提供的数据，求得S0SmmaxmS0SS0SCCtKrK1CCCCln以其作图，结果为一直线（图2A），这证明了该反应速率符合MM方程。（2）通过该直线的斜率和截距求出Km 0.197mmlL又因为斜率为 1.0，故k2 19.7h-1B。微分法微分法中一般先应求出rCS关系。按反应速度的定义：dtdCrSSdtdCrPP（1）根据实验的Cit关系数据采用图解微分或

30、差分近似计算速度，即rCS关系。（2）按线性化方程求出数组的对应数据。（3）用作图法或最小二乘法求出线性方程的系数。（4）求出动力学方程参数。dtt(hr)CS(mol/L)CS(mol/L)rS(mol/L hr)10.840.760.1620.680.530.15340.380.270.1160.160.100.0680.042.3 有抑制的酶催化反应动力学2.3 有抑制的酶催化反应动力学1.基本概念A。抑制:在酶催化反应中，由于某些外源化合物的存在而使反应速率下降的现象，称为抑制。B。抑制剂：在酶催化反应中，由于某些外源化合物的存在而使反应速率下降，这种物质称为抑制剂。1.基本概念A。抑

31、制:在酶催化反应中，由于某些外源化合物的存在而使反应速率下降的现象，称为抑制。B。抑制剂：在酶催化反应中，由于某些外源化合物的存在而使反应速率下降，这种物质称为抑制剂。C。可逆抑制：如果某种抑制可用物理方法把抑制剂去掉而恢复酶的活性，则此类抑制称为可逆抑制。此时酶与抑制剂的结合存在着解离平衡的关系。D。可逆抑制与失活：如果抑制剂与酶的基团成共价结合C。可逆抑制：如果某种抑制可用物理方法把抑制剂去掉而恢复酶的活性，则此类抑制称为可逆抑制。此时酶与抑制剂的结合存在着解离平衡的关系。D。可逆抑制与失活：如果抑制剂与酶的基团成共价结合，则此时不能用物理方法去掉抑制剂。此类抑制可使酶永久性地失活。则此时

32、不能用物理方法去掉抑制剂。此类抑制可使酶永久性地失活。2012/12/310E。竞争性抑制：若在反应体系中存在有与底物结构相类似的物质，该物质也能在酶的活性部位上结合，从而阻碍了酶与底物的结合，使酶催化底物的反应速率下降。这种抑制称为竞争性抑制，该物质称为竞争性抑制剂。F。非竞争性抑制：若抑制剂可以在酶的活性部E。竞争性抑制：若在反应体系中存在有与底物结构相类似的物质，该物质也能在酶的活性部位上结合，从而阻碍了酶与底物的结合，使酶催化底物的反应速率下降。这种抑制称为竞争性抑制，该物质称为竞争性抑制剂。F。非竞争性抑制：若抑制剂可以在酶的活性部竞可以酶竞可以酶位以外与酶相结合，并且这种结合与底物

33、的结合没有竞争关系位以外与酶相结合，并且这种结合与底物的结合没有竞争关系，这种抑制称为非竞争性抑制。G。反竞争性抑制反竞争性抑制的特点是抑制剂不能直接与游离酶相结合，而只能与复合物相结合而生成新的复合物。这种抑制称为非竞争性抑制。G。反竞争性抑制反竞争性抑制的特点是抑制剂不能直接与游离酶相结合，而只能与复合物相结合而生成新的复合物。2.3.1 竞争性抑制动力学2.3.1 竞争性抑制动力学机理为：机理为：动力学方程为：动力学方程为：SmISSIImSSICKCrCKCKCrrmaxmax)1(2.3.2 非竞争性抑制动力学2.3.2 非竞争性抑制动力学机理为：机理为：动力学方程为：动力学方程为：

34、SmSISmIISSICKCrCKKCCrrmax,max)(1(2.3.3 反竞争性抑制动力学2.3.3 反竞争性抑制动力学机理为：机理为：动力学方程为：动力学方程为：SmISIIISmSSICKCrKCCKCrrmax,max)1(2.3.4 线性混合型抑制动力学2.3.4 线性混合型抑制动力学机理为：机理为：动力学方程为：动力学方程为：SmISIIISIImSSICKCraKCCKCKCrrmax,max)1()1(2 23 35 底物的抑制动力学5 底物的抑制动力学机理为反竞争性抑制：机理为反竞争性抑制：动力学方程为：动力学方程为：ISSmSISSmSSIKCCKCrKCCKCrr2m

35、axmax)1(2012/12/3112.3.6 产物的抑制动力学2.3.6 产物的抑制动力学机理为竞争性抑制：机理为竞争性抑制：动力学方程为：动力学方程为：SmISSIPmSSICKCrCKCKCrrmaxmax)1(2 23 37 各种抑制的比较和判定7 各种抑制的比较和判定机理为：机理为：动力学方程为：动力学方程为：SmISIIISIImSSICKCraKCCKCKCrrmax,max)1()1(1。根据酶催化反应的动力学参数1。根据酶催化反应的动力学参数抑制种类最大反应速度rmax米氏常数Km无抑制rmaxKm竞争性抑制rmaxKm(1+CI/KI)非竞争性抑制rmax/(1+CI/K

36、I)Km反竞争性抑制rmax/(1+CI/KI)Km/(1+CI/KI)2。根据抑制程度2。根据抑制程度抑制程度的定义：抑制程度的定义：SSISSISrrrrri1不同抑制的抑制程度：竞争性抑制：Cs，i非竞争性抑制：Cs，i=反竞争性抑制：Cs，i不同抑制的抑制程度：竞争性抑制：Cs，i非竞争性抑制：Cs，i=反竞争性抑制：Cs，i【例23】在含有相同酶浓度的五个反应物系中，分别加人不同浓度的底物，并测定其初始速率，然后再在同样五个反应物系中分别加入浓度为2.210【例23】在含有相同酶浓度的五个反应物系中，分别加人不同浓度的底物，并测定其初始速率，然后再在同样五个反应物系中分别加入浓度为2

37、.210-1-1mmol/L的抑制剂，并测其初始的反应速数据见下表。mmol/L的抑制剂，并测其初始的反应速数据见下表。底物初始浓度CS0mmol/L 无抑制时速率rs0mmol/(Lmin)有抑制时速率rSImmol/(Lmin)i01028180.35701536240.333试根据上述数据决定其抑制类型及动力学参数值。试根据上述数据决定其抑制类型及动力学参数值。02043300.30205063510.190070 74 630.1492.4复杂的酶反应动力学2.4复杂的酶反应动力学2 24 41 多底物酶反应动力学（1）随机机制:机理见下页。1 多底物酶反应动力学（1）随机机制:机理见

38、下页。动力学方程:动力学方程:21122314max1SSSSSCCKKCKCKrr2012/12/312(2)顺序机制(2)顺序机制反应机理:反应机理:动力学方程:动力学方程:2112211max1SSmSmSmSSmSSCCKKCKCKrr(3)乒乓机制(3)乒乓机制反应机理:反应机理:动力学方程:动力学方程:2211max1SmSSmSSCKCKrr（4）双底物酶反应的普遍化动力学（4）双底物酶反应的普遍化动力学（）12210EC（285285）21210SSSSSCCCCr242 变构酶催化反应动力学242 变构酶催化反应动力学Hill方程：Hill方程：（2 28686）nnSSCK

39、Crrmax（2 28686）（287）（287）HSSSHnSSSnSHSKCnrrrKCrrrCKlglglgmaxmax影响酶催化反应速率的因素是很多。影响酶催化反应速率的因素是很多。内部因素包括：酶的结构特性和底物的结构特性。内部因素包括：酶的结构特性和底物的结构特性。内部因素是由反应体系所决定的。内部因素是由反应体系所决定的。25 影响酶催化反应速率的因素25 影响酶催化反应速率的因素内部因素是由反应体系所决定的。内部因素是由反应体系所决定的。外部因素包括：(1)各种物质的浓度因素（例如酶的浓度、底物和产物的浓度、抑制剂的浓度等）；(2)操作条件（如温度、压力、离子强度、PH值等）。

40、外部因素包括：(1)各种物质的浓度因素（例如酶的浓度、底物和产物的浓度、抑制剂的浓度等）；(2)操作条件（如温度、压力、离子强度、PH值等）。2012/12/3132.5.l pH值的影响2.5.l pH值的影响酶分子上有许多酸性和碱性的氨基酸侧链基团。随着pH值的变化，这些基团可处在不同的解离状态，而具有催化活性的离子基团仅是其中一种特定的解离形式，因而随着pH值的变化，具有催化活性的这种特殊的离子基团在总酶量中所占的比例就会不同，因而使酶所具有的催化能力也不同。酶分子上有许多酸性和碱性的氨基酸侧链基团。随着pH值的变化，这些基团可处在不同的解离状态，而具有催化活性的离子基团仅是其中一种特定

41、的解离形式，因而随着pH值的变化，具有催化活性的这种特殊的离子基团在总酶量中所占的比例就会不同，因而使酶所具有的催化能力也不同。酶的解离酶的解离：酶的解离酶的解离反应机理：反应机理：252 温度的影响252 温度的影响Arrhenius方程(速度常数）：k=Aexp(-EArrhenius方程(速度常数）：k=Aexp(-Ea a/RT)Eryring方程(速度常数）：k=A/RT)Eryring方程(速度常数）：k=Aexp(-Hexp(-H*/RT)/RT)VanVantHoff方程（平衡常数）：K=AtHoff方程（平衡常数）：K=Aexp(-H/RT)exp(-H/RT)26 酶的失活

42、动力学26 酶的失活动力学261 未反应时酶的热失活动力学261 未反应时酶的热失活动力学1。一级可逆失活：机理：1。一级可逆失活：机理：微分式：积分式：微分式：积分式：tkkkkkkCCCkCkdtdCrddrrdEEtDrEtdEt)(exp02012/12/3142。一级不可逆失活：机理：微分式：2。一级不可逆失活：机理：微分式：积分式：积分式：)tkexp(CCCkdtdCd0EEtEtdEt积分式：积分式：衰变常数：k衰变常数：kd d半衰期：t半衰期：t1/21/2=(ln2)/k=(ln2)/kd d时间常数：t时间常数：td d1/k1/kd d t t1/21/2/(ln2)

43、温度的影响：k/(ln2)温度的影响：kd d=A=Ad dexp(-Eexp(-Ed d/RT)活化能：E/RT)活化能：Ed d125kJ/mol125kJ/mol)tkexp(CCd0EEt262 反应时酶的热失活动力学262 反应时酶的热失活动力学机理：失活动力学：机理：失活动力学：EtSmdEtDCCKCKkdtdCdtdC1时，底物对酶失活没有影响。0时，酶完全被底物所保护，复合物ES完全不失活，此时只有游离酶失活。0 l时，底物对酶有部分保护作用，能在一定程度上抑制回的失活。l时，底物加速酶的失活。1时，底物对酶失活没有影响。0时，酶完全被底物所保护，复合物ES完全不失活，此时只有游离酶失活。0 l时，底物对酶有部分保护作用，能在一定程度上抑制回的失活。l时，底物加速酶的失活。SmCKdtdt催化反应微分式（0时）：催化反应微分式（0时）：